Misurare il giro della Terra

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1 Mireille Hartmann Traduzione Angela Turricchia Misurare il giro della Terra Un esperienza semplicissima, un progetto dalle milteplici sfacettature Per quanto complicata possa sembrare, la misura della terra secondo Eratostene è invece templi da riprodurre dagli studenti. Infatti, l avvio può essere riassunta così: si pianta un bastone verticale al sole, si misura la sua ombra quando l astro è nel punto più alto in cielo, se ne deduce l angolo che formano i raggi solari con la verticale, poi si scambiano i valori ottenuti con quelli di un corrispondente situato ad un altra latitudine. In seguito, alcuni suggerimenti geometrici permettono di valutare la lunghezza del meridiano terrestre. Inoltre, come vedremo poi, poco importa che i due partners siano o meno posti sullo stesso meridiano: è sufficiente fare, lo stesso giorno, una rilevazione alla stessa ora solare quando avviene il mezzogiorno solare. L ideale sarebbe che avessero tra di loro una differenza di latitudine notevole, il minimo richiesto è di 4, perchè lo scarto minimo tra le loro rilevazioni non porti troppe conseguenze sul calcolo finale. Lontano dall essere un esperienza isolata, la misura della circonferenza terrestre, la misura della circonferenza della terra costituisce un vero progetto nel quale diverse discipline storia, geografia, astronomia, fisica, tecnologia, matematica si intersecano ed entrano in risonanza. Aggiungiamo a ciò che l italiano, sia orale che scritto, sottende tutte le attività, in particolare quelle concernenti l avvio sperimentale. Mettere le proprie orme in quelle di Eratostene Più di ventidue secoli dopo quell avvenimento storico, i bambini sono invitati a ripercorrere i passi di quell illustre saggio greco per vivere una avventura simile alla sua. Sicuramente i percorsi possibili saranno molto diversi in funzione dell età e della motivazione degli studenti, dell importanza del gruppo, del tempo che si vuole o si può destinare a questo progetto, senza dimenticare i capricci della meteorologia Quali che siano le attività che saranno privilegiate, occorrerà stare molto attenti a non perdere il filo conduttore, che permetterà di superare ad una ad una tutte le tappe essenziali. Il percorso si svolgerà dunque in cinque grandi tappe che si collegheranno l una all altra in modo lineare (con l immagine del Nilo che si ramifica per formare un delta, questo filo conduttore si raddoppierà qua e là per indicare alcune delle numerose opportunità che si presenteranno lungo tutto il cammino, e, ben inteso, la diversità delle risposte date dai nostri avventurosi studiosi in erba e i loro suggerimenti talora inattesi influenzeranno comunque il corso delle cose ). Ritrovare le osservazioni fatte a Syène e ad Alessandria t Tutto può cominciare dalla lettura delle osservazioni fatte a Syène nel giorno di solstizio d estate, poi, da quello più dettagliato, di quelle fatte uno stesso giorno ad Alessandria da Eratostene: quest ultimo, infatti desiderava stabilire dei confronti tra una assenza d ombra da un lato, ed un ombra supposta molto corta dall altro. Si tratterrò per gli studenti di riprodurre questo fenomeno con l aiuto di una simulazione: essi utilizzeranno una semplice carta geografica dell Egitto con una a «biro-obelisco» alzato ad Alessandria ed un «cappuccio-pozzo» piantato a Syène ed essi li illumineranno dapprima con una lampada elettrica, poi la porranno direttamente al sole (o viceversa). Per ottenere un ombra corta

2 ad Alessandria illuminando anche il fondo del cappuccino, i bambini non avranno altra possibilità che allontanare in alto la lampada o di incurvare la carta al sole. Il confronto delle due esperienze farà loro ipotizzare la curvatura della superficie terrestre e il parallelismo dei raggi solari (due particolarità fondamentali nel ragionamento del saggio). Frattanto, i bambini si saranno documentati sull Egitto antico e il suo periodo ellenistico. Alcuni si appassioneranno ai geroglifici e all alfabeto greco, altri ricercheranno su Internet come si concepiva una volta la forma della Terra o quale era l estensione del mondo conosciuto a quell epoca. In seguito, dopo aver verificato il parallelismo dei raggi solari con l aiuto di nuove esperienze (ad esempio, le ombre di alcuni corpi diritti saranno divergenti con una lampada da tasca mentre saranno paralleli con il Sole), gli studenti lavoreranno sulla nozione di rette parallele. Cercheranno ugualmente di saperne di più sulla nozione di rette parallele. Cercheranno anche di saperne di più sull ombra e sulla luce con l aiuto di alcuni piccoli «aggeggi» molto ludici per far ingrandire, accorciare o far girare a volontà l ombra di un oggetto, o «rinviare» il Sole con piccoli specchi, ecc. : ne faranno delle semplificazioni, e questo li porterà alla necessaria schematizzazione dei raggi luminosi. Scoprire il mezzogiorno solare Le osservazioni di Eratostene erano state fatte ad un certo momento della giornata, il mezzogiorno solare, i bambini vorranno sapere che cosa caratterizza questo momento e, soprattutto, se coincide con il mezzogiorno dei loro orologi. Per questo, essi seguiranno durante la giornata l evoluzione dell ombra di una semplice matita messa «in piedi» al sole. Constateranno che la sua ombra gira e cambia di lunghezza, che passa da un minimo e che, in quel momento che non è il mezzogiorno del loro orologio anche se si situa a metà della giornata, l ombra punta verso il nord: è quella, infatti la doppia «firma» del mezzogiorno solare. I bambini ne dedurranno che è il momento in cui il Sole culmina e che si situa allora verso il sud. Le rilevazioni delle ombre fatte regolarmente nel corso di una giornata saranno l occasione di organizzare dei giochi di simulazione con l aiuto di una lampada da tasca: si tratterà si sostituire l ombra della matita nelle sue tracce successive per riprodurre la corsa del Sole. Poi, una lampada fissa questa volta che illumina un bastoncino su un pallone in rotazione permetterà di modellizzare il fenomeno, ma anche di verificare che al momento in cui l ombra è la più corta, essa punta davvero vero il polo Nord del pallone.. D altra parte, delle rilevazioni di ombre fatte a parecchie riprese durante l anno metteranno in evidenza l evoluzione della traiettoria del Sole durante le stagioni. L uso di una bussola permetterà di trovare, dal mattino fino al pomeriggio, come è variata dalle precedenti rilevazioni la direzione del Sole in relazione ai due punti cardinali di riferimento, l est e l ovest. Si constaterà che il Sole culmina invariabilmente verso sud (alle nostre latitudini). Misurare l angolo dei raggi solari Come Eratostene ad Alessandria ma senza aspettare il giorno del solstizio d estate perché l esperienza può essere fatta in un giorno qualunque, i bambini dovranno valutare, al momento del mezzogiorno solare, l angolo che formano i raggi solari con la verticale. Per ottenere una maggior precisione, essi sostituiranno la matita dallo stilo di uno gnomone (antenato dei nostri quadranti solari) che avranno realizzato e regolato convenientemente. Molto ricca sul piano tecnologico, questa tappa permetterà di affrontare delle nozioni essenziali. In primo luogo, gli studenti improvviseranno degli gnomoni e li testeranno. Constateranno la disparità dei risultati ottenuti dopo la rilevazione delle ombre fatte alla stessa ora, comprenderanno la necessità che tutti gli stili siano ben verticali e i piani di

3 base ben orizzontali. Lavoreranno dunque sulla nozione di verticale ed orizzontale di un luogo, impareranno a ben regolare i loro gnomoni, poi si interesseranno al fatto che le verticali su scala terrestre si congiungono nel suo centro. In seguito faranno propri in modo concreto le nozioni di angolo e di misura di angolo, nozioni delicate ma che si possono rendere accessibili utilizzando dei regoli articolati e dei semicerchi graduati prima di giungere al goniometro. Calcolare l angolo al centro della Terra Eratostene aveva capito che l angolo dei raggi solari misurato ad Alessandria si ritrovava al centro della Terra (dal parallelismo dei raggi e dalla loro verticalità a Syène). Dopo aver calcolato l angolo dei raggi solari, occorrerà che i bambini possano confrontarlo con quello di un corrispondente che, lo stesso giorno e alla stessa ora solare ognuno vedendo mezzogiorno vicino, avrà fatto la sua misura. E la differenza tra questi due angoli che fornirà il valore di quello formato al centro della Terra dalle due verticali dei luoghi. Occorre dare qualche informazione sul modo in cui gli studenti potranno integrare le loro conoscenze sulla celebre figura di Eratostene. Grazie a tutto ciò che avranno acquisito dall inizio del progetto, saranno capaci, in un incontro collettivo, di ritrovare essi stessi, passo dopo passo, come questa figura è stata elaborata. In seguito, dopo averla tracciata scrupolosamente, potranno verificare ciò che vi notano, cioè l uguaglianza dei due angoli «gemellati» (i due angoli alterni interni), uguaglianza che è la chiave del ragionamento di Eratostene. E, una volta che avranno compreso come evolve questa figura in un altro giorno dell anno, poi stabilito il parallelismo tra i loro risultati e quelli della scuola partner, scopriranno a che cosa equivale l angolo al centro della Terra. Calcolare la lunghezza del meridiano Il saggio Greco considerava che la distanza da Alessandria a Syène rappresentava una porzione di meridiano terrestre e che, valutandola, potrebbe calcolare la totalità del meridiano grazie al rapporto tra l angolo al centro della Terra e i 360 del cerchio intero. Guardando la figura di Eratostene, i bambini confrontano il «cerchio della Terra» ad un immenso «dolce» di cui si sarebbe tagliata una «parte» delimitata dall angolo al centro. Essi comprenderanno che calcolando il numero delle parti identiche che si potrebbero tagliare in questo dolce e moltiplicandolo per l arco formato da una di queste parti, si otterrà il giro del dolce intero. Soltanto, dopo aver trovato sul globo terrestre la propria posizione e quella del loro corrispondente, constateranno che essi sono posti sicuramente su due meridiani diversi Dovranno dunque valutare non la distanza che separa i due luoghi, come ha fatto Eratostene, ma la distanza compresa tra i paralleli dei due luoghi, e questa rappresenta proprio un frammento di meridiano. Moltiplicando questa distanza per la cifra ottenuta dividendo 360 per l angolo al centro della Terra, i bambini otterranno, infine, la misura del meridiano terrestre! Oltre a presentare una connotazione matematica, questa ultima tappa potrà arricchirsi di attività variate. Per esempio, prima di parlare di coordinate geografiche, si affronterà in modo concreto la nozione di sviluppo su un piano, un cilindro, una sfera, poi si faranno scoprire agli studenti, illuminando parecchi bastoncini sul un pallone in rotazione, le nozioni di meridiani e di paralleli. Ponendo in seguito due bastoncini su un mappamondo, i bambini metteranno in evidenza che cosa vuol dire cambiamento di ora ed anche il fenomeno delle stagioni e la loro in versione da un emisfero all altro, ed anche la nozione di tropico!

4 Cronaca di una bell avventura condivisa Grazie a questo progetto cooperative lanciato nel settembre 2000, migliaia di studenti attraverso il mondo hanno già fatto la misura della Terra secondo il metodo di Eratostene. Disponendo dello strumento Internet, che il geniale saggio Greco non aveva a disposizione, essi hanno potuto facilmente comunicare tra di loro, scambiando, non soltanto le loro coordinate geografiche, ma le loro idee, i loro tentativi, le loro rilevazioni, i loro racconti, le loro foto ed anche, ovviamente, i loro calcoli. Ogni anno, il 21 giungo, chiudono il loro progetto in modo festoso: quel giorno, tutte le classi implicate partecipano alla misurazione storica in partenariato con, e scusate se è poco, con scuole egiziane. Immaginate la gioia di tutti questi bambini quando, davanti alle schermo di un computer, assistono praticamente in dirette alla scomparsa dell ombra di una bastone piantato nel cortile di una scuola ad Assuan, poi alla sua ricomparsa dalla parte opposta I gruppi comunicano poi i loro risultati, che sono spesso onorevoli e talora ancora meglio di quelli di Eratostene! Altro punto importante, l impatto molto positive che la metodologia sperimentale stessa produce su questi giovani ricercatori, in particolare quelli che incontrano difficoltà scolastiche: trovano in questa esperienza a volte di dare prova di inventiva, di esercitare il loro senso di attenzione qualità ugualmente riconosciute ed apprezzate dai loro coetanei, questi bambini riprendono fiducia in sé stessi e progrediscono anche negli altri campi. Per concludere, bona via a tutti, sui passi di Eratostene!

5 Disegni ottenuti da Eratostene un 21 giugno ed un altro giorno dell anno. Due globi con meridiani e paralleli, e distanze da confrontare tra i due partners.